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ヘムオキシゲナーゼはヘム分子を代謝分解する酵素として、近年特に注目されている。この酵素はヘムを基質として取り込み、ヘム上で発生する活性種(Fe-OOH)の形成を支援し、ヘムからビリベルディンへの酸化分解を促すことが明らかとなってきた。本研究では、非分解性の人工ヘム分子を合成し、ヘムオキシゲナーゼを単なるヘム分解酵素としてではなく、様々な基質に対する有用な酸化酵素として変換することを目的としている。
本年度は、ヘムオキシゲナーゼの基質としてヘムの構造異性体であるポルフィセン鉄錯体を結合押させ、還元酵素とNADPH存在下で、分解反応を追跡した。予想通り、天然のヘムが分解する条件下で、メソ位を有しない鉄ポルフィセンをほとんど分解しないことが判明した。一方、最初の段階である、Fe(II)への還元は起こり、安定なCO錯体も得られた。将来的には、鉄ポルフィセンはヘムオキシゲナーゼの阻害剤として機能すると考えられる。また、酸素分子が活性化されれば、ヘムオキシゲナーゼ複合体は、新しい酸化触媒としても利用できるものと期待される。一方、大過剰にNADPHを添加した場合には、鉄ポルフィセンにおいても、ある単一な分解物を与えることも明らかになった。この分解物が、ヘムの分解物であるビリルビンと同じような化学種であるかどうか、現在検討を進めている。今回得られた知見は、天然のヘムオキシゲナーゼのメカニズム解明に大きく貢献すると共に、ヘムの異性体である鉄ポルフィセンは阻害剤として、また生体触媒として興味深い化合物であることが明らかとなった。
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